Один из способов украшения участков — использовать кованные изделия. Очень декоративно смотрятся заборы, скамейки, беседки, перила для лестницы и другие подобные сооружения. Причем в большинстве случаев данные изделия не есть ковка в ее традиционном понимании. Чаще всего это сделано не в кузне и не при помощи молотка и наковальни, а при помощи некоторых устройств, которые позволяют создавать из металлических полос и квадратных прутков самые различные узоры и изделия. Для изготовления подобных изделий потребуются станки для холодной ковки. Часть из них можно сделать своими руками другую проще купить.
Ограды, перила для лестниц и балконов — тоже можно сделать своими руками
Козырек над крыльцом методом холодной ковки
Перила для крыльца — украшение, а не исключительно утилитарное приспособление
Можно сделать беседку и кованную мебель
Ворота смотрятся волшебно
Начало холодной ковки самодельными станками.
Холодная ковка своими руками требует два обязательных действия – пресс и гнутье. Для совершения всех этих действий придавать определенную температуру для металла нет необходимости, но все равно необходимо провести термообработку.
Чтобы сконструировать что-то своими руками, уже не обязательно иметь специальные станки для художественной ковки, теперь можно создать станки для ковки металла в домашних условиях. Но без опыта работы с такими инструментами все равно не справиться. Чтобы вся работа была успешной, нужно пользоваться металлами определенной толщины.
Самодельный станок для холодной ковки запросто можно использовать для создания конструкций, которые будут значительно прочнее, нежели те, которые были изготовлены штамповкой. Кованые изделия своими руками получаться высококачественными, когда будет все сделано верно и без ошибок, ведь исправить их очень сложно. После нескольких работ, благодаря полученному опыту, можно начать делать превосходные конструкции, используя самодельные станки и приспособления для холодной ковки.
При изготовлении большого количества одинаковых металлических конструкций лучшего всего воспользоваться чертежами, приготовленными заранее. Чертежи на станки для холодной ковки своими руками заготавливаются заблаговременно. В некоторых случаях деталь лучше будет прогревать, чтобы избавиться от дефектов в последующем. Тем, кто не так давно начал использовать самодельные станки для холодной ковки для начала стоило бы продумать план работ, а так же приобрести необходимые навыки. Не лишней тут будет помощь различных видео уроков в сети интернет, а так же специальных курсов.
Самодельный станок для холодной ковки.
Торсионы
Торсионное скручивание прутка без станка
Скручивать для художественной ковки прутья винтом можно вообще без станка, см. рис. справа. Чтобы заготовка не согнулась у коренного (зажатого в тисках) конца, под дальний от них конец направляющей трубы нужно подставить деревянный чурбак или что-то вроде него с V-образным вырезом вверху; трубу лучше прихватить к этой опоре хомутом, а подставку закрепить на верстаке. Труба должна быть короче заготовки и по внутри примерно в 1,5 раза шире ее наибольшего поперечника, т.к. заготовка при скручивании стягивается и раздается вширь.
Торсионный станок для холодной ковки позволяет увеличить производительность и улучшить качество получаемых деталей. Рабочее усилие в нем передается на опору в значительной степени, поэтому станина нужна прочная, в виде хребтовой рамы из двутавра от 100 мм или пары сваренных швеллеров того же размера; профтруба будет видимо деформироваться. На опорной поверхности станину нужно надежно закрепить с помощью приваренных к ее концам лап из того же профиля, поз. 1 на рис.
Самодельные торсионные станки для холодной ковки
Заготовка – квадратный пруток – удерживается оправками-патронами с гнездами также квадратного сечения; они видны там же на поз. 1. Т.к. пруток при скручивании сокращается по длине, патроны в шпинделе и задней бабке нужно надежно фиксировать винтовыми зажимами. По той же причине задняя бабка выполняется скользящей. Для возможности скручивания отдельных участков заготовки применяется также скользящий ограничитель со вставкой с квадратным отверстием.
Если требуется сделать только забор для себя или что-то меньшее, можно на скорую руку соорудить торсионный станок из лома и подручных материалов, поз. 2. На том и другом станке в принципе можно получать и филаменты, вложив в патроны пучок из 4-х прутков вдвое меньшего размера. Но не думайте, что хороший фонарь или корзинку вам удастся сделать, просто подпихивая рычагом заднюю бабку. Получится нечто вроде того, что на врезке в поз. 1 и 2. Кузнецы называют такие казусы словом общеизвестным, но в литературной речи не употребляемым. Ветви филамента при скрутке его в простом торсионном станке нужно разводить вширь ручным инструментом, что сложно и не обеспечивает должного качества работы.
Красивые филаменты (поз. 3) скручиваются на торсионных станках с закрепляемой задней бабкой и винтовой подачей шпинделя, поз. 4. А теперь вернемся ненадолго к рис. с видами станков в начале, к поз. 2 на нем. Видите штуковину, обозначенную зеленым восклицательным знаком? Это сменный шпиндель. В комплекте их 2: гладкий для спиральной крутки по длинной оси заготовки и винтовой для скручивания филаментов. В таком исполнении станину сваривают из пары швеллеров с продольным зазором, а к задней бабке приваривают башмак с резьбовым отверстием под стопорный винт. Башмак нужен с подошвой от 100х100, т.к. фиксация задней бабки в режиме филамента фрикционная и лишь отчасти заклиниванием: стопорный винт дает только начальное прижимное усилие.
Об электроприводе торсиона
Электропривод самодельного торсионного станка
Работа на торсионном станке с ручным приводом шпинделя утомительна. Но главное – стабильного качества изделий такого, как на поз. 3 рис. с торсионными станками, добиться еще труднее. Причина – руками сложно создать равномерный по кругу вращательный момент, как и любым другим рычажным приводом. Поэтому торсионный станок для холодной ковки как раз тот случай, когда применение электропривода оправдано несмотря ни на что. Лучший вариант из подручных материалов – полуось ведущего моста заднеприводного автомобиля с зубчатой парой от дифференциала оттуда же, см. рис. справа; не забудьте только о защитном кожухе! Мотор – на 1,5-3 кВт и не более чем на 900 об/мин. Возможны и другие варианты конструкции, см. напр. ролик:
Компоненты станка и необходимые инструменты.
Станок для ковки своими руками состоит из определенных устройств. Среди которых обязательно должны быть:
- гнутик;
- улитка;
- волна;
- глобус;
- твистер;
- фонарик;
Этими приспособлениями пользоваться лучше всего. Улитка для холодной ковки своими руками понадобиться для сплетения стальных прутьев. Можно ознакомиться с фото, чтобы лучше разглядеть конструкцию и пример деталей. Кузнечное оборудование для холодной ковки металла отыгрывает важную роль в работе. Основным инструментом во время работу будет гнутик. Это весьма простой элемент.
Изготавливаем станок.
Чтобы обработать трубы с шестигранным и круглым сечением используют «волну». «Фонариком» сгибают металлические прутья, а твистер чем-то на него похож, весьма удобное преспособление. Глобусом делается большая дуга из профильных прутьев.
Станки холодной ковки в большей мере выгоднее всего сделать самому, ведь далеко не все можно обработать ручными инструментами, а цена за станок для художественной ковки очень высока. Когда мастер за счет своих навыков с помощью своего оборудование создаст конструкцию, она будет неповторимой и особенной, пускай в чем-то и будет не такой качественной, как заводская. При изготовлении большого количества деталей, правильно будет создать кодуктор на электромоторе. Это облегчает процесс работы. Станок холодной ковки своими руками должен быть приспособлен для таких видов работ, как гибка, закручивание и вытяжка.
В процессе вытяжки конструкция приобретает определённую форму. Поэтому она должна пройти через пресс, после чего сечения первостепенного материала станет меньше. Под гибкой подразумевается создание гнута в нужном угле. Для этого понадобятся шаблоны. Фото чертежей кованных изделий своими руками приготавливается заранее из которого и будет сделан шаблон. К стальной пластине прикрепляется завитушка, а сам лист закрепляется в держателе станка. В конце заготовке размещается прорезь, другой же конец закрепляется на месте. Используя рычаг, происходит влияние на окончание конструкции, которое необходимо провести по каждому изгибу пластины, которая используется как шаблон.
Твистеры
Издавна кузнецы вили завитки вхолодную по шаблону-оправке рожковым рычажным захватом, поз. 1 на рис. Способ это малопроизводительный и не для хлюпиков, но позволяет достаточно быстро и просто делать разнообразные гибочные оправки из обычной стальной полосы: концевой (упорный) рог рычага не дает шаблону податься под давлением заготовки. Серединный (обводной) рог желательно делать скользящим с фиксацией: работа пойдет медленнее, но, особенно в неопытных руках, точнее.
Простейшие приспособления для холодной художественной ковки
Другое простое приспособление для ручной фасонной гибки – прочная доска с опорным штырями – проставками, поз. 2; в качестве них подойдут обычные болты М8-М24. В зависимости от того, насколько вы дружны с домашним тренажером, работать можно с полосой до 4-6 мм. Выгибают полосу на-глаз, работа идет медленно, зато можно выводить узоры вплоть до Ильи Муромца на коне в полном вооружении или Будды в цветке лотоса. Последний, возможно, и совершенно ручной работы: люди, вполне освоившие хатха- и раджа-йогу, способны руками завивать в узор стальные арматурины.
Станки для холодной ковки своими руками.
Многие опытные изготовители собственноручно собирают несложные механизмы, которые позволяют создавать уникальные конструкции. На это влияет стаж работы. Чертежи на станки для холодной ковки своими руками можно в достаточном количестве найти в интернете, как и фото изделий холодной ковки, которые можно получить в итоге. Фотография такого оборудования позволяет выполнить мастеру чертеж с нуля, если у него есть опыт.
Можно рассмотреть станок «Улитка». Используя его можно создавать различные спирали или волны. Для создания такого станка нужно иметь чертежи на станок для холодной ковки своими руками такого типа, а так же делать все в соответствии с технологией. Рабочая поверхность должна состоять из листового металла. 4 мм толщины будет достаточно. Размеры устанавливаются исходя из габарита детали. Для придания форму необходим листовой металл в толщину 3 мм и в виде полос. Он выгибается по шаблону плоскогубцами и получается спираль.
Для создания нормального процесса работы нужно хорошо зафиксировать один из концов детали. В этом поможет прут, равный ширине полос. Чтобы зафиксировать рабочую площадку нужно будет использовать верстак. Основная цель всего – придать максимальной неподвижности детали, потому что во время холодной ковки нужно приложить большие усилия.
Перед началом изготовления любого станка для холодной ковки, инструментами для ручной работы нужны шаблоны, эскизы и различные чертежи, в том числе и чертеж на оборудование для холодной ковки своими руками.
Придать более хорошую точность разметке можно за счет миллиметровой бумаги. Нужно нарисовать на ней спираль, где будут увеличиваться витки в радиусе. Между ними нужно должным образом соблюдать равную дистанцию. Такое условие будет обязательным только для создания симметричных узоров.
Станок для холодной ковки.
Как построить завиток?
Эскизов завитков для художественной ковки в интернете достаточно, но при попытках подогнать их размеры к требуемым для себя нередко оказывается, что изделие зрелищно проигрывает из-за вроде бы незначительного нарушения пропорций. Поэтому желательно также уметь строить ковочные шаблоны завитков, заведомо обладающие эстетическими достоинствами.
Шаблоны для холодной ковки художественных завитков – волют – строятся на основе математических спиралей. Чаще всего используется логарифмическая спираль; это одна из широко распространенных естественных форм, выражающая фундаментальные законы природы. Логарифмическая спираль обнаруживается и в раковине улитки-моллюска, и в нашем слуховом аппарате, и в форме скрипичного ключа в нотной записи; в грифе самой скрипки тоже.
Построение образующих шаблонов для холодной ковки на основе спиралей
Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол φ, его длина умножается на показатель расхождения спирали p. Для волют p берут, как правило, не более 1,2, т.к. логарифмическая спираль расходится (раскручивается) очень быстро; на поз. В рис. для примера показана логарифмическая спираль с p = 1,25. Чтобы попроще построить спираль по точкам с достаточной для кузнечных работ точностью, принимают φ = 45 градусов.
В случае, когда требуется более плотная арифметическая спираль, при повороте образующего ее радиуса на те же 45 градусов к предыдущему радиусу прибавляется 1/8 шага спирали S, поз. Б. В том и другом случае R0 берут равным или большим поперечника d заготовки равномерного сечения, поз А. Если начальный конец заготовки заострен, R0 может быть и меньше d, вплоть до предела пластичности металла.
Осталось определиться, как уложить зрительно гармоничную спираль с заданный для нее размер проема a. Чтобы решить эту задачу аналитически, т.е. по формулам с любой заданной наперед точностью, придется решать уравнения кубические и высших степеней. Компьютерных программ для численного технического расчета волют в интернете что-то не обнаруживается, поэтому воспользуемся приближенным методом, позволяющим обойтись одним рабочим и, возможно, одним проверочным графическим построением. В его основе лежит предположение, что при небольших р суммы R2+R6 и R4+R8 сильно не различаются. Пошаговый алгоритм построения волюты для ковочного шаблона отсюда следует такой:
- исходя из наличного материала определяем R0;
- количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
- пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
- рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
- строим по точкам профиль волюты в масштабе;
- при необходимости точно подгоняем R по той же формуле и строим профиль рабочего шаблона окончательно.
Примечание: если по таблице будете рассчитывать промежуточные значения, не забудьте – их нужно брать в геометрической пропорции!
Конструирование станка.
Для создания любого станка можно использовать несколько вариантов на выбор – разборный, монолитный или сплошной. По все длине бедующего станка рекомендуется приварить маленькие прутки. На рабочей площадке для этого стоит просверлить специальные дырки. Требуется хорошо закрепить концы деталей, которые будут выгибаться. Такой способ ковки очень популярен у новичков кузнечного дела.
Используя станок для холодной ковки металла, сделанного своими руками, неопытный мастер сможет изготовить кованые балконные козырьки, поручни для лестниц, различные решетки для окон, заборы, многочисленную мебель для дома, ограждения, различные кованые аксессуары и предметы декора, которые дополняют интерьер помещений, на подобии решеток под камины. Это хороший вариант для начинающих специалистов.
Оборудование для горячей ковки
Если сравнивать холодный и горячий метод ковки, то сразу, можно сказать, то, что первый способ требует от работника значительно большего мастерства, наличия некоторых художественных навыков и, конечно, умения работать с набором необходимых инструментов.
Оборудование для горячей ковки
Ковка материала происходит после его предварительного нагрева в кузнечной печи. Ее называют горном. Горн оснащен оборудованием для принудительной подачи воздуха. Нагрев производят до заданной температуры и после этого переносят на наковальню. Это металлическая плита, на которой производят ударную обработку разогретой заготовки. Ее выполняют с помощью молотков и кувалд разного веса. Один работник, легким молотком наносит удар по нужному месту, а второй, вооруженный тяжелым молотком или кувалдой, наносит в обозначенное место сильный удар. После того как заготовка остыла, ее снова загружают в печь для нагрева. Все перемещения детали в процессе ее обработки выполняют с помощью клещей с длинными рукоятками.
Ручная горячая ковка
Кроме, вышеназванных основных инструментов при горячей ковке применяют множество специального инструмента, который позволяет резать горячий метал, формовать сложные поверхности при горячей ковке металла.
Кузнечный горн
Для нагрева заготовок применяют печи, которые называют кузнечным горном. В его конструкцию входит несколько узлов. В частности:
- ствол, выполненный из материала стойкого к воздействию огня;
- очаг, со встроенной колосниковой решёткой;
- системы подачи и отбора воздуха;
- рабочего окна через которые подают длинные заготовки;
- дымоход, через который происходит удаление продуктов горения.
Кузнечный горн газовый
Кроме того, в состав горна входит и закалочная ванна. В основе работы классического кузнечного горна лежит уникальная восстановительная способность углерода. Именно эта его способность с успехом противостоит окислению заготовки, то есть его горению. Тут важна и теплотворная способность углерода. Дело в том, что подавая воздух необходимо регулировать его количество. Его должно быть столько, что бы хватило сжечь углерод, а тепло, выделяемое при этом, поднимет температуру в горне еще выше.
Кроме того, подачу воздуха в горн необходимо настроить так, чтобы подаваемого кислорода не хватало для окисления металла. Но если разогретую заготовку продержать в таком состоянии свыше необходимого времени, то произойдет ее перенасыщение углеродом. Существует такой термин — пересушивание, то есть металл становится очень хрупким. Кстати, в качестве пересушенного металла можно привести чугун.
Муфельная печь
Оборудование, которое используют для разогрева деталей, выполненных из разных материалов до заданной температуры, называют муфельной печью.
Муфельная печь
Отличительной чертой этого оборудования является наличие муфеля. Так, называют деталь, которая защищает деталь от контакта с топливом и продуктами сгорания и в то же время служит камерой, в которой деталь нагревают. На практике применяют два вида таких печей, с постоянным и сменным муфелем. В первой печи загруженные детали проходят все операции — от нагрева до состояния готовности, во втором, только до охлаждения. То есть, по мере достижения необходимой температуры и определенной выдержки заготовки один муфель убирают и на его место устанавливают другой.
Надо отметить, что и кузнечный горн, и муфельные печи могут использовать разные виды топлива — газ, уголь, дрова, светлые и темные нефтепродукты и пр.
Наковальня
Один из ключевых инструментов применяемый и для холодной, и для горячей ковки металлов — наковальня. Именно на ее поверхности, кузнецы выполняют деформирование заготовки и приведение ее к готовому виду. Наковальню отличает большой вес и поэтому ее жестко фиксируют к деревянной колоде.
Наковальня — ключевых инструментов
Конструктивной наковальня состоит из:
- рога;
- наличника с отверстиями;
- основания с лапами для установки наковальни.
Для изготовления этого инструмента применяют сталь 45Л. Надо отметить, то что, наковальни — это продукция, выпускаемая в соответствии с рядом ГОСТ. Например, ГОСТ 11396-75 нормирует безрогие изделия с весом от 92 до 200 кг, а ГОСТ 11398-75, определяет требования к изделиям с двумя рогами и весом от 100 до 270 кг.
Твердость материала, из которого производят наковальни, составляет 340 — 477 по HB.
Коллекция чертежей станков для холодной ковки.
Чертеж для улитки с лемехом.
На чертеже представлено устройство гибочной улитки с лемехом и правила работы с ним.
Чертеж станка улитка с лемехом.
Подробный чертеж станка улитки.
Чертеж станка улитки.
Чертеж устройство для гибки “Хомута”.
Чертеж устройств холодной ковки для гибки хомута
Чертеж устройств холодной ковки для гибки хомута
Чертеж приспособления Гнутик.
Так схематически выглядит Гнутик.
Чертеж для создания Гнутика.
Пошаговое изготовление малогабаритного ручного станка для изготовления завитков
Небольшой станок предназначен для изготовления завитков из полосового проката шириной 20…30 мм. Его несложно сделать самому.
Центр
Сначала изготавливается центр. Для этого отпиливается небольшой фрагмент из кругляка. Заготовку фиксируют в тисках, размечают линию реза. С помощью отрезного диска и углошлифовальной машинки (УШМ) отпиливается заготовка.
Она имеет диаметр 38 мм. Боковая поверхность дополнительно не обрабатывается.
Длина центра составляет 28 мм. Можно и немного больше, но для изгибания полосы шириной 30 мм этого достаточно.
На сверлильном станке сверлится отверстие Ø 8 мм. Его располагают эксцентрично. Такое положение обусловлено тем, что нужно изготовить фиксатор для конца заготовки.
Прорисовывается профиль, который следует удалить с помощью отрезного и зачистного дисков, устанавливаемых на болгарке. Заготовку крепят в тисках и удаляют излишки металла.
Лепестковыми дисками поверхность защищается так, чтобы осуществлялся плавный переход между разными поверхностями фиксатора.
Чтобы в дальнейшем проще фиксировать конец заготовки, нужно просверлить отверстие. Его располагают на радиальной поверхности центра. Сверлится отверстие под резьбу М10.
С помощью набора метчиков нарезается внутренняя резьба. Здесь будет использоваться винт без головки. После фиксации заготовки он спрячется внутри металла центра.
К опорной пластине толщиной 4 мм приваривается центр. На этом работа с его изготовлением завершается.
Изготовление приспособления
Для удобства работы с приспособлением к обратной стороне пластины приваривается вал. Вращая его в специальной оправке, будут вращать улитку.
Наружную поверхность нужно обточить, чтобы сварные швы не мешали свободному облеганию будущих заготовок.
Будущая спираль прорисовывается на пластине. Создается контур, куда ее в дальнейшем приварят.
Из полосы толщиной 4 мм изгибают спираль. Она должна соответствовать проекту.
После проверки спирали по шаблону излишки обрезаются, а саму спираль приваривают к пластине и к центру.
В качестве стойки используется профильная труба 40·40 мм со стенкой 3 мм. На ней сверлят отверстия для крепления элементов станка. С помощью опорных площадок фиксируют подготовленные части.
С обратной стороны видна ручка. Ее закрепили к валу с помощью подшипника. Подготовленная «Улитка» может вращаться.
Проводится проверка работоспособности. За ручку выполняется поворот спирали вокруг оси центра.
